【实战Java高并发程序设计 4】数组也能无锁AtomicIntegerArray

zlyBear 发布于2019-08-14 15:17 / 795人阅读

摘要：当前可用的原子数组有和，分别表示整数数组型数组和普通的对象数组。摘自实战高并发程序设计一书实战高并发程序设计中的指针类实战高并发程序设计无锁的对象引用实战高并发程序设计带有时间戳的对象引用

除了提供基本数据类型外，JDK还为我们准备了数组等复合结构。当前可用的原子数组有：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray和AtomicReferenceArray，分别表示整数数组、long型数组和普通的对象数组。

这里以AtomicIntegerArray为例，展示原子数组的使用方式。
AtomicIntegerArray本质上是对int[]类型的封装。使用Unsafe类通过CAS的方式控制int[]在多线程下的安全性。它提供了以下几个核心API：

//获得数组第i个下标的元素
public final int get(int i)
//获得数组的长度
public final int length()
//将数组第i个下标设置为newValue，并返回旧的值
public final int getAndSet(int i, int newValue)
//进行CAS操作，如果第i个下标的元素等于expect，则设置为update，设置成功返回true
public final boolean compareAndSet(int i, int expect, int update)
//将第i个下标的元素加1
public final int getAndIncrement(int i)
//将第i个下标的元素减1
public final int getAndDecrement(int i)
//将第i个下标的元素增加delta（delta可以是负数）
public final int getAndAdd(int i, int delta)

下面给出一个简单的示例，展示AtomicIntegerArray使用：

01 public class AtomicIntegerArrayDemo {
02     static AtomicIntegerArray arr = new AtomicIntegerArray(10);
03     public static class AddThread implements Runnable{
04         public void run(){
05            for(int k=0;k<10000;k++)
06                arr.getAndIncrement(k%arr.length());
07         }
08     }
09     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
10         Thread[] ts=new Thread[10];
11         for(int k=0;k<10;k++){
12             ts[k]=new Thread(new AddThread());
13         }
14         for(int k=0;k<10;k++){ts[k].start();}
15         for(int k=0;k<10;k++){ts[k].join();}
16         System.out.println(arr);
17     }
18 }

上述代码第2行，申明了一个内含10个元素的数组。第3行定义的线程对数组内10个元素进行累加操作，每个元素各加1000次。第11行，开启10个这样的线程。因此，可以预测，如果线程安全，数组内10个元素的值必然都是10000。反之，如果线程不安全，则部分或者全部数值会小于10000。
程序的输出结果如下：

[10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000]

这说明AtomicIntegerArray确实合理地保证了数组的线程安全性。

摘自《实战Java高并发程序设计》一书

【实战Java高并发程序设计1】Java中的指针：Unsafe类
【实战Java高并发程序设计2】无锁的对象引用：AtomicReference
【实战Java高并发程序设计 3】带有时间戳的对象引用：AtomicStampedReference

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